Wytwarzany przez przysadkę mózgową ludzki hormon wzrostu (HGH) jest niezbędny do prawidłowego wzrostu u dzieci. Niektóre dzieci mają jednak zaburzenia, które powodują obniżony poziom HGH. Jeśli dzieci przechodzą bez leczenia, dojrzewają jako niezwykle niscy dorośli. Ten stan leczy się przez podawanie HGH, który dziś jest wytwarzany przy użyciu technologii rekombinacji DNA (rDNA).
Rekombinowany DNA
Naukowcy wykorzystują technologię rDNA, grupę technik, które izolują geny (specyficzne fragmenty DNA), przyłączają je do innych kawałków DNA i przenieść nowo połączony materiał genetyczny do innego gatunku, takiego jak bakteria. Czasami nazywana inżynierią genetyczną, technologia rDNA jest stosunkowo nowym wynalazkiem, który pochodzi z lat 70-tych. Insulina była pierwszym białkiem wytworzonym metodami rDNA.
Przysadka mózgowa
HGH jest białkiem i jak wszystkie białka składa się z łańcucha podjednostek aminokwasowych. (W przypadku HGH białko ma długość około 190 aminokwasów.) Przed wynalezieniem technologii rDNA, HGH można było mozolnie wyprodukować jedynie poprzez wyizolowanie go z tkanki przysadki mózgowej pobranej od człowieka zwłoki.
Proces ten był nieefektywny, kosztowny i czasami niebezpieczny. Na przykład powstały produkt HGH czasami zawierał zanieczyszczenia pochodzące z tkanek zwłok. Rzadko pacjenci, którym wstrzyknięto HGH ze zwłok, rozwinęli chorobę Creutzfelda-Jakoba, bardzo poważną ludzką wersję choroby szalonych krów. Infekcję wywołują białka zwane prionami. Eliminując zapotrzebowanie na tkankę ludzką, technologia rDNA pozwala uniknąć tych i innych potencjalnych problemów związanych z zanieczyszczeniem.
Izolacja
Geny takie jak ten dla HGH zawierają zakodowane instrukcje dotyczące produkcji białka. Wewnątrz komórek informacje te są najpierw ponownie kodowane z DNA, które dostarcza informacji długoterminowych przechowywanie w cząsteczce informacyjnego RNA (mRNA), która zawiera szczegółowe instrukcje dotyczące białka HGH produkcja.
Naukowcy zaczynają od pobrania tkanki przysadki i wyizolowania mRNA kodowanego przez gen HGH. Następnie wykorzystali mRNA jako matrycę do stworzenia komplementarnego DNA (cDNA). Ten DNA zawiera zakodowane instrukcje tworzenia białka HGH.
Transfer i produkcja
Po utworzeniu cDNA naukowcy dodają je do plazmidu, małej pętli DNA pobranej z komórki bakteryjnej. Następnie wstawiają plazmid do bakterii. Gdy bakterie są hodowane w kulturze, komórki wykorzystują przeniesiony gen HGH do produkcji i izolacji HGH znacznie szybciej i przy mniejszym wysiłku i kosztach niż było to możliwe w przypadku ludzkiej przysadki mózgowej tkanka. A ponieważ białko jest produkowane przez bakterie, zanieczyszczenie składnikami tkanki zwłok nie jest możliwe.